نرم‌کن‌های نساجی

 

نرم‌کن­‌ها

اصطلاح نرم­کن تعریف به­نسبت دشوارتری نسبت به مواردی مثل­ آنتی­استاتیک یا روان­کنندۀ الیاف دارد اما به طورکلی تعریف قابل­قبول می‌­تواند این­گونه باشد: یک عامل کمکی که وقتی به منسوجات اضافه می­‌شود باعث تغییر زیردست کالا و ایجاد حسی خوشایند هنگام لمس می­‌شود. هرچند که نرم­کن­ها می­‌توانند درکنار بهبود زیردست، کاربردهای دیگری از قبیل خواص آنتی­استاتیکی، روان­کنندگی، خواص جذبی و.... داشته باشند که چنین ویژگی­های تکمیلی به اجزای تشکیل­دهندۀ نرم­کن برمی­‌گردد.از این رو، مفید است که یک بررسی کلی  روی طبیعت این مواد و خصوصیات آن­ها انجام شود.

 

مکانیزم اثر نرم­کن

نرم­کن­ها روی سطح الیاف تاثیر اصلی خود را می‌­گذارند. علاوه بر این ، مولکول­های نرم­کن به داخل الیاف نفوذ کرده و با کاهش دمای انتقال شیشه­‌ای  Tg ، باعث نرم کردن داخلی پلیمرهای تشکیل­دهندۀ لیف می‌­شوند.

آرایش فیزیکی مولکول­‌های نرم­کن، روی سطح الیاف مهم است و در شکل 1 نشان داده شده­‌است. این امر به ماهیت یونی مولکول­‌های نرم­‌‌‌کن و آبگریزی نسبی سطح الیاف بستگی دارد.

نرم­‌کننده­‌های کاتیونی با انتهای دارای بار مثبت به سمت الیاف با بار تا حدی منفی (پتانسیل زتا) جهت­‌گیری می­‌کنند و سطح جدیدی از زنجیره­‌های کربنی آبگریز ایجاد می‌­کنند که باعث ایجاد خصوصیت عالی نرم­‌کنندگی و روان­‌کنندگی می­‌شوند. از طرف دیگر ، نرم­‌کننده­‌های آنیونی با انتهای دارای بار منفی از سطح الیاف که بار منفی دارند دفع می­‌شوند که این امر منجر به آب‌دوستی بیشتر و نرمی کمتر نسبت به نرم­‌کننده­‌های کاتیونی می‌­شود. جهت­‌گیری نرم­‌کننده‌­های غیریونی به ماهیت سطح الیاف بستگی دارد ، به این صورت که قسمت آب‌دوست نرم­‌کن جذب سطوح آب‌دوست و قسمت آب‌گریز جذب سطوح آبگریز می‌شود.‌

 

 

شکل 1-جهت‌­گیری شماتیک نرم­‌کننده­‌ها روی سطوح الیاف.a ) نرم­‌کن کاتیونی .b) نرم‌­کن آنیونی .  نرم‌­کن غیر یونی درc) سطح الیاف آبگریز و d) آب‌دوست

­عملیات نرم کردن منسوجات فنی

خصوصیات فیزیکی

نرم‌­کننده‌­ها پوششی روی الیاف تشکیل می‌­دهند، در نتیجه اصطکاک الیاف را کاهش می­‌دهند و همزمان مقاومت در برابر سایش را بهبود می بخشند. به دلیل بهبود تحرک ذره­ای، الیاف سختی خود را از دست می‌­دهند و تنش­‌های مکانیکی را بهتر جذب و سپس از بین می­‌برند. به همین دلیل، استفاده از نرم‌­کننده­‌ها باعث کاهش مقاومت پارگی و افزایش پیلینگ می­‌شود. هرچند که حسین و همکاران[1]نشان دادند که یک نر‌‌‌م­کنندۀ مناسب که با توجه به ویژگی­های الیاف، نخ و پارچه انتخاب ­شود می­تواند به کاهش تمایل پارچه به پیل کمک کند. بهبود بازگشت از چروک در حالت خشک و مرطوب و همچنین ثبات شستشو و ساییدگی پارچه پس از تکمیل با  نرم‌­کن به طور قابل­­ توجهی افزایش یافت.

تکمیل نرم­‌کردن پارچه و لباس

سازگاری با مواد شیمیایی مختلف تکمیلی

به­طور معمول نرم­کن­ها همراه با سایر مواد تکمیلی به کار برده می­‌شوند لذا بهتر است که قبل از هرگونه اقدام، سازگاری شیمیایی نرم­‌کن با عوامل دیگر بررسی شود زیرا در صورت عدم سازگاری عوامل ترکیب شده با هم، خصوصیات عملکردی مطلوبی حاصل نمی‌­شود.[2] sampath اظهار می­‌کند ­عواملی که باعث ناسازگاری متقابل نرم­ک‌ن­ها می‌­شوند مرتبط با ویژگی­‌های یونی، حلالیت، پایداری امولسیون و شرایطpH است.

درمورد نرم‌­کن­‌های پایۀ امولسیونی، اگر مادۀ افزودنی جایگزین موجود در نسخۀ مصرف، برای پایدارکننده­‌های مورد استفاده در نرم‌­کن‌های پایۀ امولسیونی ایجاد مزاحمت کند، احتمال شکسته شدن امولسیون وجود دارد.

آماده سازی محلول نرم­کن و روش به کار بردن آن

برای تهیۀ محلول نرم­کن میبایست به روش زیر عمل کرد:

1-    ­در ابتدا نرم­کن مورد نیاز را فراهم کنید.

2-    سپس، مقدار لازم آب 70 درجۀ سانتیگراد را آماده کنید.

3-     آب و نرم­کن را با تکان دادن مخلوط کنید.

4-    در نهایت اسید استیک را به محلول اضافه کنید.[3]

روش­های به کار بردن

نرم­کن به دو روش روی پارچه اعمال می­‌شود:

-         روش پد: در این روش 20 تا 25 گرم در لیتر نرم­کن با pH 5-6 مصرف می‌­شود. سپس پارچه در آب با درصد pick up 70 – 80 غوطه­‌ور می­‌شود. سپس پارچۀ پد شده به مدت 2-3 دقیقه تحت دمای120 - 140 درجۀ سانتیگراد خشک می‌­شود.

-         روش رمق کشی(وینچ یا ژیگر): در این روش مطابق دستورالعمل نمونۀ زیر عمل می­‌شود[4].

Americos AC 1000: 1-2% (owf)

L:G: 1:10

دما: 45-50 درجۀ سانتی­گراد

pH : 4-5

زمان: 20-30 دقیقه

تکمیل­ با نرم‌کن

در حال حاضر از نر‌م­کن‌­های شیمیایی به طور گسترده­ برای منسوجات استفاده می‌­شود تا احساس نرمی بیشتری در منسوجات تکمیل شده ایجاد شود. نرم‌­کردن می­تواند به عنوان یک تکمیل اختیاری در نظر گرفته شود و معمولاً چنین است که فقط در صورت نیاز به بهبود ویژگی­های نرمی یک پارچۀ خاص انجام می‌­شود.

نوع مناسب نرم­‌کن باید بعد از در نظر گرفتن ترکیب و خصوصیات بستر منسوج انتخاب شود.

به طور کلی تا آنجا که به خاصیت نر‌‌‌م‌­کنندگی و میل جذبی مربوط می‌­شود ، نرم‌­کننده‌­های کاتیونی و سیلیکونی در بالای لیست قرار دارند. از نظر روان‌­کنندگی پلی­اتیلن و سیلیکون­‌ها با هم در رقابت هستند. وجه برتری نرم­‌کننده‌­های آنیونی و آمفوتریک در ارائۀ خاصیت آب‌دوستی است. از این­‌رو انتخاب یک ترکیب مناسب از انواع نرم­کن ها بسیار مهم است.

به طور کلی مرحلۀ تکمیل نرم کردن از نقطه نظر اثرگذاری در تصمیم مشتری هنگام خرید حائز اهمیت است، زیرا سبب ایجاد حس مطلوب هنگام لمس پارچه می­شود.

مشابه سایر تکمیل‌­ها ، تکمیل نرم­‌کردن نیز در هنگام استفاده روی منسوجات با چالش های مختلفی روبرو است و تلاش­‌های زیادی در این زمینه برای افزایش عملکرد نهایی آن­ها انجام شده‌­است.

 

دسته‌­بندی نرم­کن‌­ها

نرمکن‌­ها به سه دسته طبقه‌­بندی می‌­شوند.
دستۀ اول[5] نرم­‌کن­‌های substantive ، nonsubstantive و reactive را شامل می­‌شود. دستۀ بعدی بر اساس پایداری خاصیت نر‌‌م‌­کنندگی به نرم­کننده­‌های دائمی و موقت تقسیم می‌­شوند. محبوب­‌ترین دسته‌­ای که امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می­‌گیرد[6] ، نرم­‌کن‌­های آنیونی، کاتیونی، غیریونی، آمفوتریک، شبه یونیک و سیلیکونی هستند که بر اساس ماهیت یونی و قطبیت نرم­‌کن‌­ها دسته‌­بندی می‌­شوند. در جدول 1.1 مروری کوتاه بر نرم‌­کن‌­ها بر اساس ماهیت یونی ارائه شده‌­است و نرم‌­کن‌­های بر پایۀ سیلیکونی به عنوان متداول­ترین آن‌­ها به تفصیل مورد بحث قرار گرفته‌­اند.

 

 

 

جدول 1.1 نرم­‌کن­‌های متداول نساجی[7]

ماهیت یونی

نمونه

مزایا

معایب

روش به کار بردن

مرجع

کاتیونیک

نمک های آمین، ایمیدازولین­ها،آمینو استرها، برپایه الکل­های چرب، دی سیان دی آمید و استریل آمین،پلی آمین­بر پایۀ دی فتی آمینوایمیدازولین،دی اتانول آمین

بهترین نرمی و رمق­کشی بالا به دلیل فعل و انفعالات یونی با الیاف با بار منفی.

بهبود مقاومت پارگی،مقاومت در برابر سایش، قابلیت دوخت و خواص آنتی استاتیک[8]

 

سازگاری پایین با سایر مواد تعاونی، اندکی زردی، تاثیرات محیطی[9]

 

رمق کشی یا پد

Goyal and

Prabhu

(2008)

آنیونیک

صابون ها،نمک سدیم اسیدهای چرب سولفوسوکسینات­های اسید چرب[10]، سولفات و سولفونات اسیدهای چرب

پایداری در دمای بالا و محیط­های قلیایی،سازگاری باسفید کننده و مواد افزودنی حمام رنگ، خواص آبدوستی و آنتی استاتیکی، مقاومت در برابر زردی[11]

حساس به یون های فلزی آب سخت و الکترولیت­های حمام تکمیل[12]

 

پد کردن

Wahle and

Falkowski

(2002)

نانیونیک

واکس و امولسیون­‌های پلی اتیلنی،گلیسیرول مونو استئارات،اتوکسیلات های اسیدهای چرب، اتوکسیلات های آمین­‌های چرب، روغن کرچک، اتوکسیلات های الکل­‌های چرب، اتوکسیلات های استر­های چرب[13]

 

سازگاری با سایر فرمولاسیون های یونی، بدون زردی، دوستدار محیط زیست[14]،

فقدان میل جذبی قابل توجه به الیاف[15]

 

پد کردن

Mooney

(2003)

آمفوتریک

آمینو اسیدهای استخلافی، آمینو اکسیدها، بتائین و سولفوبتائین­‌ها، آمفوتریک ایمیدازولین

سازگاری خوب با سایر تکمیل­ها،خواص آبدوستی و آنتی استاتیکی

نرمی متوسط

پد کردن

Teli (2015)

شبه یونیک

شبه یونی ها از ترکیب نرمکن نانیونیک با نرمکن­های کاتیونیک یا آنیونیک تشکیل می­شوند.

 

نرم­کن­های شبه کاتیونیک روی پارچه­های سفید با تمایل جذب خوب و نرمی تقریباً یکسان با نرم­کن­های کاتیونی همراه با دمای خشک شدن پایین استفاده می­شوند.

-

پد کردن

Nostadt and

Zysch(1997)

نرمکن­های سیلیکونی

پلی دی متیل سیلوکسان(PDMS)،پلی متیل هیدروژن سیلوکسان(PMHS)، آمینوفانکشنال سیلیکوناپوکسی سیلیکون، آمیدوسیلیکون، هیدروفیلیک سیلیکون

 

نرمی موثر و مقاومت حرارتی

زردشدن، شید تیره تر درخصوص سیلیکون­های آمینوفانکشنال، اثرات زیست محیطی

پد کردن

O'Lenick

(2000);

Somasundaranet al.

(2010)

 

نرم­‌کن‌­های سیلیکونی

سیلیکون­‌ها به عنوان یک کلاس جداگانه از نرم­کن‌­های مصنوعی طبقه­‌بندی می­‌شوند که عمدتا به فرم‌­های پلیمری مانند پلی­دی­آلکیل­سیلوکسان­‌ها هستند و از طریق پخش روغن سیلیکون در آب با استفاده از یک امولسی­فایر مناسب به عنوان امولسیون­‌های آبی عرضه می­‌شوند. آن­‌ها دارای خواص عالی از جمله پایداری بالا در برابر مواد شیمیایی، گرما، میکروارگانیسم‌­ها و همچنین کشش ­سطحی کم ، آزادی چرخش ، دمای انتقال شیشه­ای‌ بالای 200 درجۀ سانتیگراد ، ضریب­‌شکست پایین ، انعطاف­‌پذیری خوب ، دوستدار محیط زیست و بسیاری مزایای دیگر هستند.

سطح پارچه­های تکمیل شده با سیلیکون عمدتا غیر قطبی و آبگریز است[16] و از آن­ها برای تقویت اثر دفع آب استفاده می­شود. میزان آبگریزی منسوج به طول زنجیرۀ سیلیکون بستگی دارد[17].

نرمکن­های پایۀ سیلیکونی از نظر شیمیایی بصورت poly R2SiO فرموله می­شوند که در آن استخلاف­های مختلفی به سیلیکون متصل می­شوند[18].رایج ترین نرم­کن­های پایۀ سیلیکونی به طور شیمیایی در شکل 1.2 نشان داده شده­است.

 

                               شکل1.2 فرمول شیمیایی نرم­کن­های رایج بر پایۀ سیلیکون

اولین نرمکن­های سیلیکونی دی­متیل­پلی­سیلوکسان­ها بودند که واکنش­ناپذیر بوده و دوام کمتری داشتند و عمدتا در الیاف مصنوعی استفاده می­شدند. در طول سال­ها ، نرم­کن­های بر پایۀ سیلیکون با چندین ترکیب شیمیایی اصلاح و ارائه شدند تا خصوصیات مطلوب همراه با نرمی را بدست آورند. به عنوان مثال ، دی متیل پلی سیلوکسان­ها با استفاده از متیل­هیدروژن سیلوکسان، سیلانول، یا گروه­های فانکشنال استر اصلاح شدند. بنابراین، این نوع از نرم­کن­ها حاوی گروه­های واکنشی هستند که می­‌توانند به طور موثر با الیاف طبیعی مانند پارچه­‌های سلولزی واکنش نشان دهند. اصلاح نرم­‌کن‌­های بر پایۀ سیلیکون با آمینو اتیل یا گروه های پروپیل نیز انجام شده‌­است که منجر به خواص فوق‌­العاده نرمی شدند[19].

علاوه بر این، نرم­‌کن­‌های پایۀ سیلیکونی معمولاً نرمی بادوام را همراه با خواص اضافی از جمله بهبود مقاومت در برابر چروک و راحتی سایش را فراهم می­‌کنند. این مورد از توانایی پلیمر سیلیکون  منجر به تشکیل یک شبکۀ الاستیک می‌­شود که الیاف را درون ماتریکس نگه می­‌دارد و باعث می­‌شود الیاف پس از تغییر شکل به حالت قبل خود بازگردند.

علاوه بر این،مقاومت نرم­‌کن‌­های پایۀ سیلیکونی در دمای بالا به دلیل تشکیل خاکستر سیلیکا به عنوان روکش عایق است که ویژگی تاخیر شعله[20]را ارائه می­دهند[21].

علی رغم نرمی کارآمد نرم­‌کن­‌های پایۀ آمینو سیلیکون، ممکن است باعث ایجاد اثر زردی در حین پخت شوند. چراکه، پلی سیلوکسان­‌های اصلاح شده با آمین­‌های اولیه به دلیل تجزیۀ اکسیداتیو گروه‌­های آمین و تشکیل گروه­‌های کروموفوریک، پدیدۀ زردشدگی در حرارت را ایجاد می­‌کنند، در حالی که این اثر برای پلی سیلوکسان‌­های حاوی آمین­‌های سوم ناچیز بود[22].

علاوه بر این، گزارش شده­است که پس از تکمیل نرم­کردن، تمایل پارچه به تشکیل پیل افزایش می­یابد. با توجه به نرمی مناسبی که توسط نرم‌­کننده­‌های پایۀ سیلیکونی ایجاد می‌شود ، محققان تلاش زیادی برای رفع محدودیت­‌های آن­ها انجام داده‌­اند.

در نهایت سیلیکون­‌های آب‌دوست برای ایجاد ویژگی نرمی و راحتی به دلیل آبدوست بودنشان معرفی شدند. استفاده از رزین پلی یورتان همراه با نرم­‌کننده بر پایۀ سیلیکون و اسید سیتریک به عنوان یک روش موفقیت آمیز برای کاهش پیلینگ پارچه همراه با بهبود خواص مقاومت در برابر چروک گزارش شده‌­است[23].

همچنین ثبت اختراعاتی در رابطه با نرم­کن­های کپسوله شده که آهسته مادۀ نرم­کن را آزاد می­کنند انجام شده­است. گزارش شده­است که نرم­کن­ها را با مواد شیمیایی معطر مخلوط می­کنند که همزمان بوی خوب و نرمی ایجاد کنند[24].

علاوه بر اثر نرم­‌کنندگی پلی­سیلوکسان­‌ها، آن‌­ها با موفقیت به عنوان عوامل تثبیت‌­کنندۀ تکمیل نانو در منسوجات معرفی شده‌­اند[25].به عنوان مثال­، با استفاده از نانوذرات Ag / TiO2 همراه با پلی سیلوکسان به عنوان تثبیت کننده می­‌توان به خواص ضد باکتری پایدار در الیاف پلی­استر دست یافت.

علاوه بر این ، با کنترل غلظت نانو­ذرات و نرم­کنندۀ پلی­سیلوکسان، می­‌توان به آب‌دوستی / آب‌گریزی قابل کنترل دست یافت. چراکه نانو­ذرات با اندازه­‌های مختلف منجر به ایجاد ناهمواری سطحی و تناوب ­آرایش یافتگی گروه‌­های عاملی پلی­سیلوکسان روی سطح می­‌شوند[26].

نرم­‌کنندۀ پلی­سیلوکسان باقابلیت کراس­لینک، که در برابر رادیکال­‌های اکسیژن و حملات مکانیکی، حرارتی ، شیمیایی مقاوم است، به عنوان عامل کمکی فوتوکاتالیست نانوذرات TiO2نیز مورد استفاده قرار می­‌گیرد. این ویژگی به دلیل توانایی پوشش نانوراکتور پلی­سیلوکسان در به دام انداختن بیشترمولکولهای رنگ برای تخریب بیشتر توسط فعالیت فوتوکاتالیستیTiO2 ناشی می­‌شود.[27]

مراجع:

sciencedirect.com

textile fashion study.com

W.D. Schindler, P.J. Hauser, in Chemical Finishing of Textiles, 2004

D. Gupta, in Advances in the Dyeing and Finishing of Technical Textiles, 2013

M.D. Teli, in Functional Finishes for Textiles, 2015

R. Paul, in Functional Finishes for Textiles, 2015

Majid Montazer, Tina Harifi, in Nanofinishing of Textile Materials, 2018

 

 

 


[1]حسین و همکاران (2008)

[2]Sampath (2003)

[3]احتمال دارد برای نرمکن های کاتیونیک مختلف، دمای اب متفاوت باشد. ممکن است بتوان در دمای 60-50 درجه سانتی گراد یا حتی در برخی نرمکن ها، در آب سرد اضافه کرد. ممکن است به اسید استیک هم نیازی نباشد.

[4]متناسب با میزان نرم­کن مصرفی مورد نیاز ممکن است شرایط عملیاتی تا حدی متفاوت باشد.

[5]Mahapatro(1991)همکاران و

[6]باجاج در سال 2002

[7]Nanofinishing of Textile Materials

The Textile Institute Book Series

2018, Pages 83-94

 

[8]میتوان به مزیت های دیگری همچون سازگاری با رزین نیز اشاره کرد.

[9]عدم سازگاری با دیگر ترکیبات آنیونی، ضعیف در مرطوب سازی مجدد

[10]نوع آمیدو الکل تک استری

[11]امکان مرطوب سازی مجدد نیز جزء مزیت این دسته می­باشد.

[12]با رزین ها سازگار نیست، در مقایسه با بقیه لطافت کمتری ایجاد می کند

[13]به دی اتانول آمین هم میتوان اشاره کرد.

[14]همچنین می­توان گفت که روی شید رنگ ها اثر منفی ندارد، قابل استفاده برای دسته زیادی از الیاف است.

[15]نرمی و دوام کمتر نسیت به کاتیونیک ها

[16]البته لازم به ذکر است که نرمکن های سیلیکونی­ که باعث اجاد ویژگی آبدوستی برروی کالای تکمیل شده با نرمکن شود هم در دسترس است .

[17](Baum and Berthiaume 1997)

8(Schindler and Hauser, 2004)

[19](Lacasse and Baumann, 2004)

[20]Falme retardant

[21] (Jangand Yeh, 1993; Butts and Shaffer, 2006)

[22](Lacasse and Baumann,2004). 

[23](Montazer and Hashemikia, 2012).

[24]. (Ibrahim et al., 2013)

[25] (Dastjerdi et al., 2010)

[26](Dastjerdi et al., 2012)

[27] (Dastjerdi et al., 2013)